OEM 및 디자인 엔지니어가 모터, 드라이브 및 컨트롤러에 대해 알아야 할 사항.

디자이너가 모션 중심 기계를 개선하든 새로운 기계를 구축하든 모션 제어를 염두에두고 시작하는 것이 필수적입니다. 그런 다음 효과적이고 효율적인 자동화를 얻는 가장 좋은 방법을 중심으로 디자인을 개발할 수 있습니다.

모션 기반 기계는 핵심 기능을 중심으로 설계 및 구축해야합니다. 예를 들어 특정 와인딩 애플리케이션 세트에 의존하는 인쇄기의 경우 설계자는 중요한 부품에 중점을두고 코어 기능을 지원하는 나머지 기계를 개발합니다.

이것은 디자인 엔지니어링 101과 같은 것처럼 들리지만, 시장에 대한 압력과 팀이 전통적으로 기계, 전기 및 소프트웨어 부서로 사일로되어 있으므로 디자인이 크게 선형 프로세스로 되돌릴 수 있습니다. 그러나 모션 제어를 염두에두고 설계하려면 초기 개념 개발, 시스템 토폴로지 및 기계 접근법 결정, 연결 인터페이스 및 소프트웨어 아키텍처 선택을 포함하는 메카트로닉스 접근 방식이 필요합니다.

다음은 엔지니어가 모든 머신 설계 프로젝트의 시작부터 고려해야 할 모터, 드라이브, 컨트롤러 및 소프트웨어의 몇 가지 필수 측면이 비효율, 오류 및 비용을 줄이면서 OEM이 더 적은 시간 안에 고객 문제를 해결할 수 있도록합니다.

【디자인 프로세스 process

부품 이동 방법과 위치는 일반적으로 엔지니어가 대부분의 엔지니어링 노력을 소비하는 곳, 특히 혁신적인 기계를 개발할 때입니다. 혁신적인 빌드는 지금까지 가장 시간이 많이 걸리지 만, 특히 팀이 최신 가상 엔지니어링 및 모듈 식 디자인을 사용하는 경우 종종 가장 큰 ROI를 제공합니다.

기계를 처음부터 개발할 때의 첫 번째 단계는이 기계의 중요한 기능은 무엇입니까? 청소하기 쉽거나 유지 보수가 낮거나 정확한 기계를 만드는 것일 수 있습니다. 필요한 기능, 성능 또는 유지 보수 수준을 제공하는 기술을 식별하십시오.

해결해야 할 문제가 복잡할수록 가장 중요한 기능을 결정하는 것이 더 어려워집니다. 중요한 세부 사항을 정의하고 올바른 접근 방식을 결정하는 데 도움이되는 모션 중심 자동화 공급 업체와 협력하십시오.

그런 다음 질문 : 기계의 표준 기능은 무엇입니까? 이전 인쇄기 예제를 유지하면 인쇄되는 재료를 풀기 위해 사용되는 장력 및 센서 컨트롤은 상당히 표준입니다. 실제로, 새로운 기계 작업의 약 80%가 과거 기계 작업에 대한 변형입니다.

표준 기능의 엔지니어링 요구 사항을 처리하기 위해 모듈 식 하드웨어 및 코드 프로그래밍을 사용하면 프로젝트를 완료하는 데 필요한 설계 리소스의 양이 크게 줄어 듭니다. 또한 시간이 가해지는 기능을 사용하여 신뢰성을 높이고 디자인의 복잡한 부분에 집중할 수 있습니다.

모듈 식 하드웨어 및 소프트웨어로 표준 기능을 제공 할 수있는 모션 제어 파트너와 협력하면 제품을 경쟁 업체와 구별하는 부가가치 기능에 집중할 수 있습니다.

일반적인 설계 프로젝트에서 기계 엔지니어는 기계의 구조와 기계 구성 요소를 구축합니다. 전기 엔지니어는 드라이브, 와이어 및 컨트롤을 포함한 전자 제품을 추가합니다. 그런 다음 소프트웨어 엔지니어는 코드를 작성합니다. 실수 나 문제가있을 때마다 프로젝트 팀은 뒤로 추적하고 수정해야합니다. 디자인 프로세스의 시간과 에너지는 변화 나 실수에 따라 설계를 다시 조정합니다. 운 좋게도 CAD 소프트웨어와 사일드 계획 및 디자인으로 기계공을 설계하는 것은 과거의 거의 것입니다.

오늘날 가상 엔지니어링을 통해 팀은 여러 병렬 경로를 사용하여 기계가 작동하는 방법을 설계 할 수 있으므로 개발 사이클과 시장 시간을 극적으로 단축시킵니다. 디지털 트윈 (기계의 가상 표현)을 만들어 각 부서는 자체적으로 작업하고 나머지 팀과 동시에 부품 및 컨트롤을 개발할 수 있습니다.

디지털 트윈을 통해 엔지니어는 기계 기술뿐만 아니라 기계의 다양한 설계를 신속하게 테스트 할 수 있습니다. 예를 들어, 공정은 원하는 양이 수집되고 재료가 절단 될 때까지 재료가 기계 공급에 공급되어야합니다. 즉, 재료를 절단해야 할 때마다 피드를 중단하는 방법을 찾아야합니다. 이러한 도전을 처리하는 방법에는 여러 가지가 있으며, 이들 모두는 전체 기계의 작동 방식에 영향을 줄 수 있습니다. 다른 요법을 시도하거나 구성 요소를 재배치하여 운영에 미치는 영향을 확인하는 것은 디지털 트윈에서는 간단하며보다 효율적이고 적은 프로토 타이핑으로 이어집니다.

가상 엔지니어링을 통해 설계 팀은 전체 기계와 겹치는 개념이 어떻게 협력하여 특정 목표 또는 목표에 도달하는지 확인할 수 있습니다.

【토폴로지 선택】

여러 기능을 갖춘 복잡한 디자인, 하나 이상의 운동 축 및 다차원 운동, 더 빠른 출력 및 처리량은 시스템 토폴로지를 복잡하게 만듭니다. 중앙 집중식 컨트롤러 기반 자동화 또는 분산화 된 드라이브 기반 자동화 중에서 선택하는 것은 설계중인 기계에 따라 다릅니다. 기계의 전체 기능 및 지역 기능은 중앙 집중식 또는 분산 된 토폴로지를 선택하는지 여부에 영향을 미칩니다. 캐비닛 공간, 기계 크기, 주변 조건 및 설치 시간 조차도이 결정에 영향을 미칩니다.

중앙 집중식 자동화. 복잡한 기계에 대한 조정 모션 제어를 얻는 가장 좋은 방법은 컨트롤러 기반 자동화입니다. 모션 제어 명령은 일반적으로 EtherCat과 같은 표준화 된 실시간 버스를 통해 특정 서보 인버터로 전달되며 인버터는 모든 모터를 구동합니다.

컨트롤러 기반 자동화를 사용하면 복잡한 작업을 수행하기 위해 여러 모션 축을 조정할 수 있습니다. 운동이 기계의 핵심에 있고 모든 부품을 동기화 해야하는 경우 이상적인 토폴로지입니다. 예를 들어, 각 모션 축이 로봇 암을 올바르게 배치하기 위해 특정 장소에있는 것이 중요하다면 컨트롤러 기반 자동화를 선택할 수 있습니다.

분산 자동화. 더 컴팩트 한 기계와 기계 모듈을 사용하면 분산 모션 제어가 기계 제어의 하중을 줄이거 나 제거합니다. 대신, 작은 인버터 드라이브는 분산 된 제어 책임을 가정하고 I/O 시스템은 제어 신호를 평가하며 EtherCat과 같은 통신 버스는 엔드 투 엔드 네트워크를 형성합니다.

분산 자동화는 기계의 한 부분이 작업을 완료하는 데 책임을 질 수 있으며 지속적으로 중앙 제어에 다시보고 할 필요가 없을 때 이상적입니다. 대신, 기계의 각 부분은 빠르고 독립적으로 수행되며 작업이 완료되면 다시보고합니다. 각 장치는 이러한 배열에서 자체 부하를 처리하기 때문에 전체 기계는보다 분산 된 처리 능력을 활용할 수 있습니다.

중앙 집중식 및 분산 제어. 중앙 집중화 된 자동화는 조정을 제공하고 분산 된 분산이보다 효율적인 분산 처리 능력을 제공하지만,이 둘의 조합이 때때로 최선의 선택입니다. 최종 결정은 비용/가치, 처리량, 효율성, 시간에 따른 신뢰성, 안전 사양과 관련된 목표를 포함한 중요한 요구 사항에 따라 다릅니다.

프로젝트가 복잡할수록 다양한 측면에 대한 조언을 제공 할 수있는 모션 제어 엔지니어링 파트너가있는 것이 더 중요합니다. 머신 빌더가 비전을 가져오고 자동화 파트너가 도구를 가져 오면 최상의 솔루션을 얻을 때입니다.

【기계 네트워킹 ing

깨끗하고 미래 방지 상호 연결성을 확립하는 것은 모션 제어를 염두에두고 설계하는 데 중요한 단계입니다. 커뮤니케이션 프로토콜은 구성 요소가하는 일에 관한 것이 아니라 모터와 드라이브가 위치한 곳과 마찬가지로 필수적입니다. 또한 모든 연결 방식이기도합니다.

좋은 디자인은 와이어의 수와 그들이 가야 할 거리를 줄입니다. 예를 들어, 원격 터미널로가는 10 ~ 15 개의 와이어 세트는 EtherCat과 같은 산업 통신 프로토콜을 사용하여 이더넷 케이블로 교체 될 수 있습니다. 이더넷만이 유일한 선택은 아니지만 사용하는 사람이라면 올바른 통신 도구 나 버스가 있어야하므로 공통 프로토콜을 사용할 수 있습니다. 좋은 커뮤니케이션 버스를 선택하고 모든 것이 어떻게 배치 될지에 대한 계획을 세우는 것은 향후 확장을 훨씬 쉽게 만듭니다.

처음부터 캐비닛 내부에 좋은 디자인을 구축하는 데 집중하십시오. 예를 들어, 자기 간섭의 영향을받을 수있는 전자 구성 요소 근처에 전원 공급 장치를 넣지 마십시오. 전류 또는 주파수가 높은 구성 요소는 전선에서 전기 노이즈를 생성 할 수 있습니다. 따라서 최상의 작동을 위해 고전압 구성 요소를 저전압 구성 요소로부터 유지하십시오. 또한 네트워크가 안전 등급인지 확인하십시오. 그렇지 않은 경우 하드 유선 중복 안전 연결이 필요할 수 있으므로 한 부분이 실패하면 자체 고장을 감지하고 반응합니다.

IIOT (Industrial of Things Internet)이 유지되면서 귀하 또는 고객이 사용할 준비가되지 않은 고급 기능을 추가하는 것을 고려하십시오. 기계에 기능을 구축하면 나중에 기계를 업그레이드하는 것이 더 쉬울 것입니다.

【소프트웨어】

업계 추정에 따르면 OEM이 소프트웨어 요구 사항에 중점을 둔 기계 개발 시간의 50-60%를 소비해야하기까지는 그리 오래 걸리지 않습니다. 기계공에 대한 초점에서 인터페이스에 중점을 둔 발전은 소규모 기계 건축업자가 경쟁력있는 단점을 가져다 주지만, 모듈 식 소프트웨어와 표준화 된 오픈 프로토콜을 기꺼이 채택하려는 회사의 경기장을 레벨링 할 수 있습니다.

소프트웨어를 구성하는 방법은 기계가 현재와 미래로 할 수있는 일을 확장하거나 제한 할 수 있습니다. 모듈 식 하드웨어와 마찬가지로 모듈 식 소프트웨어는 기계 건물의 속도와 효율성을 향상시킵니다.

예를 들어, 기계를 설계하고 있으며 두 단계 사이에 추가 단계를 추가하고 싶다고 가정 해보십시오. 모듈 식 소프트웨어를 사용하는 경우 재 프로그래밍이나 리코딩없이 구성 요소를 추가 할 수 있습니다. 그리고 6 개의 섹션이 모두 같은 일을하는 경우 코드를 한 번 작성하여 6 개의 섹션 모두에서 사용할 수 있습니다.

모듈 식 소프트웨어로 더 효율적일뿐만 아니라 엔지니어는 고객이 간절히 바라는 유연성을 제공 할 수 있습니다. 예를 들어, 고객은 다른 크기의 제품을 실행하는 기계를 원하고 가장 큰 크기는 한 섹션의 기능을 변화시킬 필요가 있다고 말합니다. 모듈 식 소프트웨어를 사용하면 디자이너는 기계의 나머지 기능에 영향을 미치지 않고 단순히 섹션을 변경할 수 있습니다. 이러한 변경으로 OEM 또는 심지어 고객이 기계 기능간에 빠르게 전환 할 수 있도록 자동화 될 수 있습니다. 모듈이 이미 시스템에 있기 때문에 재 프로그래밍 할 것이 없습니다.

기계 빌더는 각 고객의 고유 한 요구 사항을 충족 할 수있는 옵션 기능이있는 표준 기본 머신을 제공 할 수 있습니다. 기계, 전기 및 소프트웨어 모듈 포트폴리오를 개발하면 구성 가능한 기계를보다 쉽게 ​​조립할 수 있습니다.

그러나 모듈 식 소프트웨어에서 가장 많은 효율성을 얻으려면 특히 하나 이상의 공급 업체를 사용하는 경우 업계 표준을 따르는 것이 필수적입니다. 드라이브 및 센서 공급 업체가 업계 표준을 따르지 않으면 해당 구성 요소는 서로 대화 할 수 없으며 부품을 연결하는 방법을 알아내는 데있어 모든 모듈성 효율이 손실됩니다.

또한 고객이 데이터 스트림을 클라우드 네트워크에 연결할 계획이라면 업계 표준 프로토콜을 사용하여 모든 소프트웨어가 작성되므로 시스템은 다른 컴퓨터와 작동하고 클라우드 서비스와 인터페이스 할 수 있습니다.

OPC UA 및 MQTT는 가장 일반적인 표준 소프트웨어 아키텍처입니다. OPC UA를 사용하면 기계, 컨트롤러, 클라우드 및 기타 IT 장치간에 거의 실시간 통신이 가능하며 아마도 전체적인 통신 인프라에 가장 가깝습니다. MQTT는 두 가지 응용 프로그램이 서로 대화 할 수있는보다 가벼운 IIOT 메시징 프로토콜입니다. 예를 들어 제품의 센서 또는 구동 당기 정보와 같은 단일 제품에 사용되어 클라우드로 보냅니다.

【클라우드 연결 ivity

상호 연결된 폐쇄 루프 기계는 여전히 대다수이지만 클라우드에 완전히 네트워크로 연결된 공장은 인기가 높아지고 있습니다. 이러한 추세는 예측 유지 보수 및 데이터 중심 생산 수준을 높일 수 있으며 공장 소프트웨어의 다음 주요 변화입니다. 원격 연결로 시작합니다.

클라우드 네트워크 플랜트는 다양한 프로세스, 다른 생산 라인 등의 데이터를 분석하여 생산 공정의보다 완전한 표현을 만듭니다. 이를 통해 다양한 생산 시설의 전체 장비 효과 (OEE)를 비교할 수 있습니다. 최첨단 OEM은 신뢰할 수있는 자동화 파트너와 협력하여 데이터 최종 사용자가 필요로하는 모듈 식 산업 4.0 기능을 갖춘 클라우드 지원 머신을 제공합니다.

기계 건축업자의 경우 모션 제어 자동화를 사용하고 전체적으로 전체 프로세스 접근 방식을 사용하여 고객의 공장이나 회사를보다 효율적으로 만들 수 있도록 더 많은 비즈니스를 이길 것입니다.